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◆ 橡胶制品的硫化时间及正硫化时间

橡胶制品的硫化时间及正硫化时间

2021-01-15 00:00:00

橡胶制品硫化时间

在一定的温度、模压下,为了使胶料从塑性变成弹性,且达到交联密度大化,物理机械性能化所用的时间叫橡胶制品硫化时间。通常不含操作过程的辅助时间。硫化时间是和硫化温度密切相关的,在硫化过程中,硫化胶的各项物理、力学性能达到或接近点时,此种硫化程度称为正硫化或宜硫化。在一定温度下达到正硫化所需的硫化时间称为正硫化时间,一定的硫化温度对应有一定的正硫化时间。当胶料配方和硫化温度一定时,硫化时间决定硫化程度,不同大小和壁厚的橡胶制品通过控制硫化时间来控制硫化程度,通常制品的尺寸越大或越厚,所需硫化的时间越长。

 

胶料正硫化时间的测试方法有:

物理 - 化学法(包括游离硫测定法和溶胀法);

物理-力学性能测定法(包括定伸应力法、拉伸强度法、定伸强度法、抗张积法、压缩变形法、综合取值法等);

专用仪器法(包括门尼粘度法、硫化仪法)等。

目前常用的是硫化仪法。通过硫化仪测试,可以得到胶料的正硫化时间。


制品硫化时间的确定

若制品厚度为 6mm 或小于 6mm ,并且,胶料的成形工艺条件可以认为是均匀受热状态,那么,制品的硫化时间与硫化曲线中所测得的正硫化时间相同(温度一致的情况下,即加硫温度使用硫化仪测试的温度);若制品壁厚大于 6mm ,每增加 1mm 的厚度,则测试的正硫化时间增加 1min ,这是一个经验数据。例如,一橡胶制品,其厚度为 22mm ,试片测试的正硫化时间为6min (温度设定为 150 ℃),那么,在 150℃硫化时,该制品的硫化时间为 6+(22-6)×1=22min。这时间不包括操作过程的辅助时间。

 

二段加硫时间设定

为了达到合理的制造工艺和合理成本,把橡胶硫化分为一段、二段两个过程来完成的工艺方法,其第二段的工艺就是所谓的二段加硫。一段硫化主要是使制品得到定形,然后将未100% 正硫化状态而得到定形的制品集中起来进行二段硫化。这样,提升了一段硫化的效率,二段硫化的集中处理,也提升了效率,节省了能源。


橡胶制品.png


二段硫化时间的设定

 除合理成本考量,对于特种橡胶如 Silicone 胶、 FKM 橡胶,其正硫化过程的时间较长,正常工艺均采用二段硫化。

以下是一些经验数据:

NR:一般不采用二段加硫。因其非常容易产生硫化返原现象。如需要建议在 10 0℃以内,2 小时左右;

SBR,BR:一般采用 100-120 ℃,1-2 小时;

NBR,EPDM:(硫磺硫化)一般采用 140-150 ℃ 2-4 小时;

EPDM: (过氧 ) 一般采用 150-160 ℃ 2-4 小时;

Silicone: 一般采用 200-230℃  4-8 小时;

FKM:一般采用 200-230℃  8-12 小时。


橡胶正硫化时间的确定

正硫化又称硫化, 是指硫化过程中胶料综合性能达到的阶段。正硫化点(也称正硫化时间),是指达到正硫化所需的短时间。

橡胶工业中测定正硫化点(正硫化时间)的方法很多。在工艺上常用的测定方法可分为物理 - 化学法、物理机械性能法和专用仪器法三大类。


物理化学法可分为:

游离硫测定法

此法是分别测定各种不同硫化时间下试片中的游离硫量,然后绘出游离硫量 - 时间曲线, 从曲线上找出游离硫量小值所对应的时间为正硫化时间。此法简单方便,但由于反应并非全部构成有效交联键(如分子间的硫环等),因此所得结果误差大,而且不适于非硫黄硫化的胶料,仅适于硫黄交联的天然胶。

溶胀法(膨润试验法)

此法是将不同硫化时间的试片,軎于适当的溶剂(如苯、汽油等)中,在恒温下经过一定时间达到溶胀平衡后,将试片取出称量,然后计算出溶胀率(溶胀增重率),并绘成溶胀曲线,

溶胀率(胀润率)的计算公式:

溶胀率=( G2-G1)÷G1×100%

式中:G1——试片溶胀前的质量, g;

G2 ——试片溶胀后的质量, g。

对于天然胶,溶胀曲线呈 V字形(因为在过硫化情况下,由于复原的原因,溶胀率又复增大),曲线的低点为正硫化点。对于合成胶来说,曲线形状类似于渐近线,其转折点处为正硫化点。

橡胶具有在溶剂中溶胀的特性,溶胀程度随交联度增大而减少,在充分交联时,将出现低值。

溶胀法是公认为测定正硫化的标准方法,由此法测定的正硫化点,为理论正硫化点。


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